材料工程傳輸原理

內(nèi)容概要

《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》包括動(dòng)量傳輸、熱量傳輸、質(zhì)量傳輸三編內(nèi)容，共16章。動(dòng)量傳輸部分包括動(dòng)量傳輔的基本概念和基本定律、管內(nèi)流動(dòng)、邊界層流動(dòng)、可壓縮氣體流動(dòng)及相似原理與量綱分析等內(nèi)容；熱量傳輸部分包括熱量傳輸基本概念及基本定律、導(dǎo)熱、對(duì)流抉熱、輻射換熱等內(nèi)容；質(zhì)量傳輸部分包括質(zhì)量傳輸基本概念及基本定律、擴(kuò)散傳質(zhì)、對(duì)流傳質(zhì)及動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸?shù)念惐鹊?。各章均設(shè)有小結(jié)和復(fù)_習(xí)思考題，書末附有常用數(shù)據(jù)表。《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》注重從三種傳輸具有類似性的角度闡述了流體流動(dòng)過程、傳熱過程以及傳質(zhì)過程的傳輸基礎(chǔ)理論，并力求將這些基礎(chǔ)理論應(yīng)用于材料制備及加工與冶金工程實(shí)踐中。

書籍目錄

第1章緒論 1.1傳輸現(xiàn)象 1.2動(dòng)量、熱量及質(zhì)量傳輸?shù)念愃菩?1.3傳輸過程的研究方法 1.4體系與控制體 1.5衡算方程 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第1編 動(dòng)量傳輸 第2章動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?2.1動(dòng)量傳輸?shù)难芯繉?duì)象、研究目標(biāo)及研究方法 2.2流體的主要物理性質(zhì) 2.3牛頓黏性（內(nèi)摩擦）定律 2.4作用在流體上的力 2.5流體靜壓強(qiáng)及其特性 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第3章流體運(yùn)動(dòng)的描述 3.1描述流體運(yùn)動(dòng)的方法 3.2描述流場的基本物理量 3.3流場的描述 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第4章動(dòng)量傳輸?shù)幕痉匠?4.1質(zhì)量守恒定律與連續(xù)性方程 4.2理想流體動(dòng)量平衡方程——?dú)W拉方程 4.3實(shí)際流體動(dòng)量平衡方程——納維爾一斯托克斯方程 4.4伯努利方程——能量守恒方程 4.5穩(wěn)定流的動(dòng)量方程及其應(yīng)用 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第5章流動(dòng)形態(tài)及能量損失 5.1流體流態(tài)分析及能量損失 5.2流體在圓管中層流流動(dòng)及沿程損失計(jì)算 5.3流體在圓管中湍流流動(dòng)及沿程損失計(jì)算 5.4局部阻力與局部能量損失計(jì)算 5.5流體在平行平板間的層流運(yùn)動(dòng) 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第6章邊界層理論 6.1邊界層理論的基本概念 6.2平面層流邊界層微分方程 6.3邊界層內(nèi)積分方程 6.4平板繞流摩擦阻力計(jì)算 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第7章可壓縮氣體的流動(dòng) 7.1可壓縮氣體的基本概念 7.2可壓縮氣體一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)的基本方程 7.3一元穩(wěn)定等熵流動(dòng)的基本特性 7.4氣流參數(shù)與流通截面的關(guān)系 7.5漸縮噴管與拉瓦爾噴管 7.6激波和膨脹波 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第8章相似原理與量綱分析 8.1相似原理的重要意義 8.2相似的基本概念 8.3相似三定律 8.4兩種求解相似準(zhǔn)數(shù)的方法 8.5相似模型研究方法 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第2編 熱量傳輸 第9章熱量傳輸?shù)幕靖拍?9.1熱量傳輸?shù)难芯績?nèi)容 9.2熱量傳輸?shù)幕痉绞?9.3熱量傳輸?shù)拿枋?本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第10章導(dǎo)熱 10.1導(dǎo)熱基本定律 10.2導(dǎo)熱微分方程 10.3穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 10.4非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 10.5導(dǎo)熱的數(shù)值計(jì)算方法 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第11章對(duì)流換熱 11.1對(duì)流換熱現(xiàn)象的過程分析 11.2對(duì)流換熱過程的數(shù)學(xué)描述 11.3求解對(duì)流換熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)方程 11.4對(duì)流換熱的工程應(yīng)用舉例 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第12章輻射換熱 12.1輻射換熱的基本概念 12.2黑體模型及黑體輻射定律 12.3實(shí)際物體的輻射與吸收規(guī)律 12.4角系數(shù)及其計(jì)算 12.5黑體表面間的輻射換熱 12.6灰體表面間的輻射換熱 12.7氣體輻射 12.8綜合換熱 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第3編 質(zhì)量傳輸 第13章質(zhì)量傳輸?shù)幕靖拍?13.1質(zhì)量傳輸?shù)难芯繉?duì)象、研究目標(biāo)及研究方法 13.2濃度、速度與傳質(zhì)的基本方式 13.3菲克第一定律再論及擴(kuò)散系數(shù) 13.4通量密度 13.5質(zhì)量傳輸微分方程及其定解條件 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第14章擴(kuò)散傳質(zhì) 14.1一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì) 14.2非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì) 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第l5章對(duì)流傳質(zhì) 15.1對(duì)流傳質(zhì)概述 15.2對(duì)流傳質(zhì)微分方程和對(duì)流傳質(zhì)過程的相似準(zhǔn)數(shù) 15.3對(duì)流傳質(zhì)的量綱分析 15.4對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)求解的工程應(yīng)用舉例 15.5傳質(zhì)系數(shù)模型 本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 第16章動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳輸?shù)念惐?16.1分子傳輸?shù)念愃菩?16.2湍流傳輸?shù)念愃菩?16.3“三傳”微分方程的類似性 16.4三種傳輸?shù)念惐?本章小結(jié) 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻(xiàn) 附錄 附表1高斯誤差 附表2金屬材料的密度、比定壓熱容和熱導(dǎo)率 附表3幾種保溫、耐火材料的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系 附表4飽和水的熱物理性質(zhì) 附表5液態(tài)金屬的熱物理性質(zhì) 附表6干空氣的熱物理性質(zhì) 附表7在大氣壓力下煙氣的熱物理性質(zhì) 附表8—1氣體中的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)（二元體系） 附表8—2液體中的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)（二元體系） 附表8—3 固體中的質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)（二元體系） 附表9 固體材料沿表面法線方向上的輻射發(fā)射率ε（εn） 附表10主要物理量的單位換算表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   在管路損失計(jì)算中，當(dāng)管路較長時(shí)，起始段的影響可以忽略。 需要指出的是，在實(shí)際的黏性流體流動(dòng)中，無論雷諾數(shù)Re多大，在物體表面上流體的速度為0，而在離開壁畫僅一小段距離處，流體速度就變到與來流大體相等的速度。因此在壁面附近存在一個(gè)速度梯度很大的薄層區(qū)域，稱為邊界層。邊界層厚度用δ表示。換句話說，不管是層流流動(dòng)，還是湍流流動(dòng)，實(shí)際流體的流動(dòng)都是存在邊界層的。對(duì)于層流邊界層，δ示意于圖5—4中。有關(guān)邊界層的理論將在第6章進(jìn)行詳細(xì)討論。 5.3 流體在圓管中湍流流動(dòng)及沿程損失計(jì)算 實(shí)際工程中，除了很少一部分是層流運(yùn)動(dòng)外，絕大部分流動(dòng)都是湍流運(yùn)動(dòng)。所以，研究湍流的特性和規(guī)律是很有實(shí)際意義的。 5.3.1脈動(dòng)現(xiàn)象與時(shí)均值的概念 流體做湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)做無規(guī)則的混雜運(yùn)動(dòng)，不同瞬時(shí)經(jīng)過某固定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量（如流速）的大小和方向都在隨時(shí)間而改變。這種流體經(jīng)過定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參量隨時(shí)間而發(fā)生波動(dòng)的現(xiàn)象稱為運(yùn)動(dòng)要素的脈動(dòng)現(xiàn)象。具有脈動(dòng)現(xiàn)象的流體運(yùn)動(dòng)，實(shí)質(zhì)上是非穩(wěn)定流動(dòng)。然而，當(dāng)從一個(gè)足夠長的時(shí)間過程來觀察，這種流體的運(yùn)動(dòng)參量仍然存在一定的規(guī)律性。 圖5—5表示圓管中湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)流體經(jīng)過某固定點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)軸向速度73在一個(gè)足夠長的時(shí)間過程t內(nèi)的脈動(dòng)曲線。 瞬時(shí)速度73在t時(shí)間內(nèi)的平均值稱為時(shí)均速度，即 顯然，瞬時(shí)速度與時(shí)均速度的關(guān)系為式中 v'——脈動(dòng)速度，或稱為附加速度，是瞬時(shí)速度與時(shí) 均速度的差值。 由此可知，脈動(dòng)速度的時(shí)均值必然為0，即 同上述分析，湍流中各定點(diǎn)的瞬時(shí)壓強(qiáng)也可分成時(shí)均壓強(qiáng)和脈動(dòng)壓強(qiáng)兩個(gè)部分，即式中，時(shí)均壓強(qiáng)為，脈動(dòng)壓強(qiáng)的時(shí)均值也為零。 所以，湍流與層流不同，湍流的一切參數(shù)都是建立在時(shí)均值的概念上。經(jīng)過時(shí)均化處理的湍流，可以看成層流，以前所建立的連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程、能量方程等，都可以用來分析湍流運(yùn)動(dòng)。在后面的討論中，湍流的運(yùn)動(dòng)參數(shù)符號(hào)都含有時(shí)均化的意義。但在研究湍流運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)時(shí)，就必須考慮脈動(dòng)的影響。 5.3.2湍流運(yùn)動(dòng)中的邊界層 均勻速度為v0的流體沿管軸方向平行流入圓管。因流體具有黏性，而形成前述的邊界層。圓管內(nèi)湍流運(yùn)動(dòng)的邊界層由層流邊界層、過渡層、湍流邊界層組成，如圖5—6（a）所示。同層流流動(dòng)邊界層起始段的討論，湍流起始段Le=（25～40）d。湍流充分發(fā)展后，所形成的湍流邊界層在垂直于流動(dòng)方向上具有多層結(jié)構(gòu)，即層流底層、過渡層和湍流核心區(qū)，如圖5—6（b）所示。在靠近管壁處，由于管壁及流體黏性的影響，總有一層流體質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng)受到很大限制，做近似層流的運(yùn)動(dòng)，這一流體層稱為層流底層，其厚度以δb表示。習(xí)慣上，常將管中心部分，即速度梯度較小、各點(diǎn)速度接近相等的一部分流體，稱為湍流核心（或流核），而將處于湍流核心與層流底層之間的部分稱為過渡區(qū)。由此可知，在圓管湍流中，并非所有流體質(zhì)點(diǎn)都參與湍流運(yùn)動(dòng)，只是在層流底層以外的流體才參與湍流運(yùn)動(dòng)。

編輯推薦

《高等教育"十二五"規(guī)劃教材:材料工程傳輸原理》可作為高等院校材料類、冶金類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為研究生、教師和有關(guān)工程技術(shù)人員的參考資料。

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